É possível que toda a matéria escura seja feita de planetas desonestos (planeta flutuante)?

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É possível que toda a matéria escura seja feita de planetas desonestos (planeta flutuante)? (e outras coisas como asteróides ou meteoroides)

dark-matter rogue-planet Clausia
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previa-se nos anos 90 que parte da matéria escura dos halos fosse feita de anãs marrons; isso foi descartado posteriormente por falta de detecção indireta por deflexão da luz (conhecida como micro-lente).
chris
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Expandir o comentário de @chris sobre um objeto denso e frio como um objeto no espaço interestelar de nossa galáxia soma não mais de 3% da densidade de massa necessária para explicar as curvas de rotação galáctica de galáxias semelhantes. Essas coisas estão por aí, mas não são a resposta para o quebra-cabeça.
dmckee --- ex-moderador gatinho

Respostas:

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Primeiro de tudo, vou começar com algumas idéias:

  1. Matéria Bariônica : Os bariones são partículas elementares compostas de 3 quarks. Isso inclui prótons e nêutrons, e o termo matéria bariônica refere-se à matéria feita de bariões, como átomos. Exemplos de matéria não bariônica incluem neutrinos, elétrons livres e outras matérias exóticas.
  2. Coisas como planetas, estrelas, poeira etc. são todas feitas de átomos e, portanto, são classificadas como matéria bariônica.

Agora, como sabemos que a matéria escura está presente no universo?

Os astrônomos medem a atração gravitacional de galáxias e grupos / aglomerados de galáxias com base em como os objetos se comportam ao interagir com esses objetos. Alguns exemplos disso incluem descargas de gás / poeira das marés, a órbita de estrelas em uma galáxia e lentes gravitacionais de luz distante de um grande aglomerado. Usando isso, eles determinam a massa da galáxia (ou grupo de galáxias). Também podemos determinar a massa de uma galáxia ou grupo olhando para ela e somando a massa de todos os objetos (como estrelas, poeira, gás, buracos negros e outras matérias bariônicas). Embora esses métodos nos dêem aproximações, é claro que a massa gravitacional de galáxias e grupos excede a massa bariônica por um fator de 10 a 100.

Quando os astrofísicos descobriram esse fenômeno, eles tiveram que apresentar uma explicação plausível, e sugeriram que havia alguma matéria nova e invisível chamada matéria escura. (Além disso: alguns astrofísicos também apresentaram outras explicações, como a gravidade modificada, mas até agora a matéria escura faz o melhor trabalho para explicar as observações).

Ok, então agora como sabemos que a matéria escura não é nenhum tipo de matéria bariônica?

Existem algumas razões pelas quais os astrofísicos sabem que é extremamente improvável que a matéria escura seja bariônica. Antes de tudo, se todas as estrelas de uma galáxia brilham em um objeto que aquece, esse calor causa a liberação de radiação, chamada radiação térmica , e todo objeto (bariônico) acima de zero kelvin (ou -273,14 graus Celsius) emite essa radiação. No entanto, a matéria escura não emite nenhuma radiação (daí o nome escuro!)

Se a matéria escura fosse bariônica, também significaria que poderia se tornar emissora de luz. Se obtivéssemos um monte de matéria bariônica * e a colocássemos no espaço, ela se contrairia gravitacionalmente e formaria uma estrela ou um buraco negro ** - os quais poderíamos ver.

Assim, por estas razões a matéria escura em galáxias e aglomerados de galáxias / agrupamentos não podem ser bariônica, e por isso pode não ser planetas, estrelas mortas, asteróides, etc. definitivamente não seriam planetas como não há nenhuma maneira 10-100 vezes os a massa das estrelas em uma galáxia seria planetas, já que o mecanismo para a criação de planetas depende de supernovas e o número de supernovas necessárias para que muitos planetas sejam altos demais para corresponder às nossas observações. Espero que isso tenha respondido sua pergunta!

* desde que o aglomerado de matéria bariônica fosse grande e a quantidade que existe nas galáxias definitivamente seja!

** não observamos buracos negros diretamente, mas podemos ver a radiação de seus discos de acúmulo.

Robbie
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Obrigado por dedicar um tempo para escrever uma explicação clara. Eu tenho uma pergunta sobre um pouco que estou tentando seguir. Estou certo de entender que, no experimento mental sobre um "grupo de matéria escura", que igualmente, se não for bariônico, também deveria se contrair gravitacionalmente? Isso decorre da existência do seu primeiro parágrafo, a menos que seja tão exótico que possa afetar as órbitas das estrelas ao redor das galáxias, mas não interaja com seu próprio tipo. Isso faz sentido?
do-mar
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@ Puffin Não sei se entendi completamente o que você está perguntando, mas a matéria escura interage com outra matéria escura - no entanto, essa interação é puramente gravitacional. A matéria bariônica e escura também interagem apenas através da gravidade, mas a matéria bariônica interage com outra matéria bariônica através da gravidade, eletromagnetismo, forças nucleares, etc. Como a matéria bariônica interage dessa maneira, ela pode "perder energia" através da radiação e outros meios de contrair, como a matéria escura não tem como "perder energia", ela não pode se contrair com a mesma eficiência. Isso responde sua pergunta?
RobbieFev
Obrigado. Sua resposta cobre bem, eu acho. Meu conhecimento é bastante esquisito aqui e estou tendo que dar um grande salto. Você está dizendo que, por exemplo, as ondas gravitacionais forneceriam um meio para a matéria perder energia orbital e, portanto, entre os dois tipos de matéria, bariônica e escura, e permitiria que a matéria convencional formasse estrelas e galáxias enquanto a matéria escura permanecesse mais distribuída ?
do-mar
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Sim, as ondas gravitacionais são uma maneira de a matéria perder energia (embora seja muito pequena). Quando uma nuvem de gás se contrai, ela se aquece e esse calor irradia, esfriando o gás e permitindo que ele se contraia cada vez mais. É por isso que a matéria pode formar estrelas e planetas e coisas legais assim, mas a matéria escura não.
Robbie
OK, obrigado, é muito mais claro com o exemplo do calor.
do-mar